TSN

Time sensitive networking(TSN)

Why Time sensitive networking(TSN) are needed?

이더넷 기술은 매우 성공적으로 증명 되었을 뿐 아니라, IT 세계 도처에 존재하는 통신 방법입니다.현재까지 IEEE 표준 이더넷에 대한 실시간성 지원은 없었습니다. 산업 및 운송 시스템에서의 실시간성 통신은 중요한 요구사항이며, 이더넷의 수많은 소유 변경은 특정한 작업이나 도메인을 위해 개발되어왔습니다. 
예) Profinet, EtherCAT,  Ethernet/IP. 

이러한 프로토콜들은 그들의 특수한 작업을 능숙하게 수행하지만, 이더넷 네트워크 및 기기에 대한 표준을 결합하는데 제한이 있습니다. 각각 특정 응용 분야에 맞게 조정되었기 때문에 다른 산업에 대한 이더넷 솔루션의 확장 또한 제한됩니다. 이러한 이유로, IEEE Time-Sensitive Networking 그룹은 이더넷의 실시간성 기능을 표준화하기 위해 2012년부터 노력해 왔습니다.


What is TSN?

TSN(Time-Sensitive Networking)은 IEEE TSN 그룹에 의해 정의 된 IEEE 802 이더넷 sub-standards의 집합입니다. 그림 1에서 TSN sub-standards을 보여주고 있습니다. 
 
Fig. 1.  TSN sub-standards

새로운 표준은 이더넷 트래픽의 실시간성 전송을 보장하거나 개선을 위한 여러 가지 메커니즘을 설명합니다. TSN은 스위치 이더넷 네트워크에서 time-triggered 메시지 전달을 위한 최초의 IEEE 표준을 정의합니다. TSN은 글로벌 시간과 다수의 네트워크 구성요소를 넘어 메시지 경로를 만든 스케줄을 사용하여 이더넷에 결정적인 실시간성 통신을 달성합니다. 시간 스케줄에 따라 자신의 메시지를 전송하는 queue를 정의함으로써, TSN은 전환 네트워크를 통해 예약 된 트래픽의 최대 지연시간을 보장합니다. 자동차 및 산업 영역에서 발견되는 바와 같이 엄격한 요구사항의 제어 애플리케이션에서, TSN은 표준 이더넷 기반의 time-critical 트래픽을 전송하기 위한 방법을 제공합니다. 이는 하나의 네트워크에서 모든 트래픽 Classes와 다양한 어플리케이션의 통합을 가능하게 합니다.

Key benefits:
1. Real-time – 중요한 제어 루프에 대한 혼잡 손실은 거의 없으며 latency, low-jitter을 보장합니다. 또한 제어 루프는 각각 다른 속도를 가질 수 있습니다.
2. Convergence – Converging 네트워크 가격과 복잡성을 감소 시킵니다.
3. Open, Inter-operable Standard – 따라서 개방형 표준인 IEEE 802.1 및 기타 관련 단체들은 장기 생존과 혁신을 보장합니다.
4. Immunity – 중요한 트래픽은 집중되며 중요하지 않는 트래픽에 영향을 받지 않습니다.
5. Ease-of-use – 설계, 구축, 유지보수 등 쉬운 네트워킹을 하게 만듭니다.

TSN can be used in the following use cases: 
 

Industry support for TSN:
TSN은 산업계의 모든 측면으로부터 주요 활동자의 관심을 얻고 있습니다. 시스코, GE, National Instriments, TTTech와 같은 기업들은 Industrial Internet of Things(IIoT)에 대한 네트워킹 플랫폼을 TSN에 지원하고 있습니다. AVnu Alliance (www.avnu.org)는 TSN에 대한 상호 운용 생태계를 만들기 위해 노력하는 핵심 기관입니다. Bosch, Intel, NXP, TTTech를 포함한 AVnu 회원들은 넓은 세계 시장을 보유하고 구현하기 쉬운 TSN의 보장을 정의하기 위한 권한을 가지고 있습니다. 이러한 비 독점적으로 인해, TSN은 Industry4.0의 실시간성 통신표준으로 robot-maker인 KUKA에 의해 대변 되고 있습니다. 이 때문에, OPC 재단(www.opcfoundation.org)내 OPC UA 워킹 그룹은 OPC UA의 실시간성 확장에 대해 TSN의 포함을 목표로 하고 있습니다.

Conclusion:
TSN은 IEEE 표준 이더넷을 통해 실시간성 통신이 가능합니다. 이러한 이유로 여러 주요 산업 제휴 회사들의 강력한 지지를 받고 있습니다. TSN은 IT 특징과 중요한 시스템 인프라를 연결하기위한 플랫폼을 제공하는 보안 네트워크 이며 표준이 될 것입니다. 높은 품질의 스케줄링 도구와 결합한 본 네트워크 플랫폼은 산업 자동화 분야에서 기업들이 Internet of Things(IoT)에 실시간성 시스템 통합의 상업적인 가치를 깨닫는데 도움을 줄 것입니다.

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